KR20000016236A - 소음 캐비티용 발포재요소 - Google Patents
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Abstract
소음용캐비티, 보다 구체적으로 열차구조에서 사용되는 경합금압출물에 대한 발포재요소에 관한 것이다. 본 발명에 따른 발포재요소(10)는 하나의 탄성층(11)과 탄성층(11)에 부착되는 적어도 하나의 중량층(12)를 포함하는 적어도 2개의 층을 가지는 발포재샌드위치구조로 구성된다.
탄성층(11)은 보다 구체적으로 연질의 발포우레탄으로 구성되고, 중량층(12)은 보다 구체적으로 응집된 발포우레탄화합물로 구성된다. 소음용 캐비티(22)속에 삽입되기 전에 본 발명에 따른 발포재요소(10)는 압축되고 기밀성 막(13)속에 밀착밀봉되어 발포재요소가 캐비티(22)의 개구(21)를 통하여 그 속으로 들어 갈 수 있게된다. 발포재요소(10)의 삽입 및 배치 후, 막(13)이 개봉되고, 그 결과 탄성층에 의해 압박되어 적어도 하나의 중량층(12)이 벽(23)과 대체로 넓은 면적으로 접촉하게 될 정도로 발포재료요소(10)가 공기침입으로 팽창한다.
Description
열차분야에서 생태학적 및 경제적 이유로 보다 경량의 구조물에 대한 요구가 증가되고 있으며, 이 것은 열차의 건조에 있어서 보다 더 경량의 재료가 사용되는 이유이기도 하다. 차의 박스구조에는 경합금, 보다 구체적으로 알루미늄재료로 된 중공챔버의 압출물이 아주 적합하다. 이런 압출물을 사용함에 있어서의 결점은 압출물에서 발생하는 소음이다.
알루미늄 압출물은 실제로 제로의 소음작용을 갖는데, 즉 대응하는 차박스구조물에서 야기된 굴곡파는 아주 서서히 소멸하며 실제로 전체구조물에 걸쳐 방해없이 전파될 수 있다. 그 결과로 차박스 구조물에 진동방해(drumming nuisance)가 된다. 게다가 인용한 압출물의 경우에서처럼 두 개의 쉘구성부의 경우, 소음작용의 파괴가 발생하는데 이 현상을 동시파괴(coincidental breakdown)라고 부른다. 2-5mm의 랜드두께와 20-70mm의 랜드간격을 갖는 두 개의 쉘압출물의 경우, 이 파괴는 가청범위에 있으며 따라서 소음작용의 실행에 부정적인 효과를 갖는다.
이런 압출물의 반진동작용을 위해, 압출물캐비티의 외측벽에 스프레이, 랩핑 또는 접합에 의해 역청이나 플라스틱의 중량막을 부착하는 것이 알려져 있다.
자동차엔지니어링에 있어서, 캐비티내의 휘파람 등과 같은 공기소음을 제거하는데 액슬베어링의 근처에 발포재요소를 사용하는 것이 알려져 있는데, 이 발포재요소는 마분지재료에 접합된 연질의 발포재료로 구성된다.
소음될 캐비티 내에 삽입되기 전에, 발포재요소는 압축된 상태로 이용될 수 있으며 기밀성 막 속에 밀착밀봉된다. 이 압축된 상태에서 발포재요소는 캐비티의 개구를 통하여 캐비티 속으로 쉽게 삽입될 수 있다. 캐비티 속에 삽입된 후 막을 개봉함에 의해(예를 들어 막을 찢거나 구멍뚫어 개봉함에 의해) 공기가 침입하여 발포재요소가 적어도 두 개의 벽과 접촉하는 형상으로 팽창할 수 있다.
이 공지의 발포재요소는 공기에서 생긴 소음을 소멸시키는데에만 적합하고 재료에서 생긴 소음을 소멸시키는데, 즉 반진동현상에는 적합하지 않다.
본 발명은 캐비티속으로 삽입되기 전에 압축되고 기밀성 막속에 밀착밀봉되어 캐비티의 개구를 통해 캐비티 속으로 삽입될 수 있으며, 캐비티 속으로 삽입된 후 막이 개봉되어 공기가 침입함에 의해 적어도 두 개의 벽과 접촉하는 형상으로 팽창하는 소음용 캐비티, 보다 구체적으로 금속이나 플라스틱재료의 압출물에 대한 발포재요소에 관한 것이다.
이하 도면을 참조하는 구체예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 압축된 상태의 본 발명에 따른 발포재요소의 개략단면도이다.
도 2는 도 1과 유사하지만 팽창된 상태의 본 발명에 따른 발포재요소를 나타낸다.
도 3은 발포재요소가 어떻게 경합금발포재압출물의 캐비티내에 결합되는지를 보여준다.
이런 배경에 대하여 본 발명은 캐비티, 보다 구체적으로 금속이나 플라스틱재료의 압출물 속에서 생기는 소음현상을 소멸시키는데 적합한, 전술한 종류의 발포재요소를 제공하려는 목적에 기초한다.
이 목적을 달성하기 위해, 청구항 1의 특징을 갖는 소음 캐비티를 위한 발포재요소가 제안된다. 탄성층과 탄성층상에 배치된 적어도 하나의 중량층을 조합한 적어도 2층의 발포재구조(발포재 샌드위치)로서 본 발명에 따른 발포재요소를 형성함으로써, 금속이나 플라스틱재료, 보다 구체적으로 경합금의 압출물에 대한 반진동수단이 만들어질 수 있다. 발포재요소의 팽창된 상태에서 두 개의 중량층은 경합금압출물과 실체적으로 넓은 표면적으로 접촉하게 된다. 이 상태에서 탄성층의 연질발포재요소가 특정압력으로 소음용 캐비티의 벽에 대하여 적어도 하나의 중량층을 가압한다. 이 탄성층에 의한 중량층의 가압은 발포재요소가 팽창하는 방향으로의 소음용캐비티에 비하여 발포재요소를 크게 형성함에 기초한다. 따라서 본 발명에 따른 발포재요소의 적어도 하나의 중량층은 경합금압출물과 직접 접촉하여 압출물의 진동에서의 모든 움직임에 응하게 된다. 이 진동은 일부는 중량층의 발포재료요소에 의해 흡수되고 일부는 탄성층속으로 전달되어 열로 변환된다. 이상적으로는 진동에너지는 위상으로부터 진동하는 두 개의 경합금외층에 의해서도 소멸될 수 있다.
본 발명에 따른 발포재요소를 소음될 캐비티내에 결합함으로써 캐비티내의 유동에 대한 저항력이 증가되며, 그 결과 전술한 소음작용에서의 동시파괴가 감소될 수 있다.
유동저항을 증가시킴으로써 열대류롤링도 방지되며, 그 결과 차량내부의 단열층의 크기를 줄일 수 있으며, 따라서 재료와 비용절감을 얻을 수 있다.
본 발명의 다른 이로운 면은 종속항에 제시된다.
도 1은 본 발명에 따른 발포재요소(10)의 단면을 개략적으로 나타낸다.
발포재요소(10)는 탄성층(11)과 이 탄성층(11)의 양측에 부착되는 두 개의 중량층(12)으로 구성된다. 탄성층(11)은 보다 구체적으로 연질의 발포폴리우레탄으로 구성되고, 중량층(12)은 보다 구체적으로 응집된 발포폴리우레탄화합물로 구성된다.
도 1에 도시한 상태에서, 본 발명에 따른 발포재요소(10)는 압축상태로 존재하며, 기밀성 막(13)내에 밀착밀봉되어 있다. 막(13)을 개봉함으로써, 예를 들어 막을 찢거나 구멍을 뚫어 개봉함으로써, 공기가 막(13)내로 침입할 수 있고, 그 결과로 본 발명에 따른 발포재요소(10)의 3층 발포재구조가 팽창된다.
본 발명에 따른 발포재요소(10)의 3층 발포재구조가 팽창되도록 공기가 막(13)내에 침입할 수 있다. 이 팽창된 상태(10')가 마찬가지로 개략단면도로서 도 2에 도시되어 있다. 이 구조에서, 발포재요소(10)의 팽창은 이중화살표로 나타낸 바와 같은 팽창방향으로 발생한다.
도 1 및 도 2에서 명백한 바와 같이, 주로 팽창하는 것은 연질의 발포재로 구성된 탄성층(11)인 반면, 탄성층의 양측에 부착된 응집된 발포화합물로 이루어진 두 개의 중량층(12)은 단지 미미하게 팽창된다. 이들 응집된 발포화합물의 중량층(12)은 거의 압축될 수 없도록 매우 치밀한 구조를 갖는다.
대조적으로 탄성층(11)의 연질발포재는 상당히 압축될 수 있는 개방셀구조를 갖는다. 이 압축된 상태는 기밀성 막(13)내의 밀착밀봉에 의해 유지되며, 막(13)이 개봉되어서야 비로소 탄성층이 공기침입으로 본래의 크기와 형상으로 팽창한다.
중량층(12)의 응집된 발포화합물의 체적에 대한 중량은 대략 100-700kg/㎥, 바람직하게는 300-400kg/㎥에 달한다. 탄성층(11)의 연질발포재의 체적에 대한 중량은 대략 10-80kg/㎥, 바람직하게는 40-60kg/㎥에 달한다. 중량층(12)의 두께는 2-10㎜, 바람직하게는 4-5㎜의 범위에 있다. 탄성층(11)의 두께는 소음용 캐비티의 크기의 함수로서 정해진다. 전형적으로, 탄성층(11)의 두께는 압축된 상태에서(도 1) 대략 5-15㎜이며, 팽창된 상태에서(도 2) 대략 30-70㎜이다.
기밀성 막(13)은 바람직하게는 폴리에틸렌으로 된 확산방지샌드위치막이며, 그 두께는 대략 50-300㎛, 바람직하게는 150-200㎛의 범위에 있다.
본 발명에 따른 발포재요소를 제조하기 위해, 탄성층 및 중량층용의 발포재 스트립이 서로 접합되어 기밀성 막, 구체적으로는 백형상 막 속에 삽입된다. 그 후 기밀성 막 속에 위치하는 발포재요소가 서로 압착되어 압축된다. 막의 내부는 진공처리되고 밀착밀봉되며, 그 결과 발포재요소의 압축상태가 유지된다.
도 3은 캐비티(22)를 포함하는 압출물(20)을 개략사시도로 나타낸다. 압출물(20)의 좁은 일측(24)을 따라서 캐비티(22)에 이르는 개구가 제공된다. 이 개구(21)를 통해 캐비티(22)를 소음하기 위한 본 발명에 따른 발포재요소(10)가 삽입된다. 압축된 상태에서 본 발명에 따른 발포재요소(10)는 기다란 스트립의 형태를 갖는다.
발포재요소(10)는 화살표로 나타낸 바와 같이 중량층(12)이 압출물(20)의 두 개의 종방향측면(23)에 평행하게 배치되는 방식으로 개구(21)를 통하여 캐비티(22)속으로 도입되며, 상기 종방향측면은 캐비티(22)를 형성한다. 압축된 상태에서 발포재요소(10)는 개구(21)를 통하여 문제없이 밀어 넣어질 수 있도록 압출물(20)의 두께(d)보다 그리고 개구(21)의 폭보다 좁다.
발포재요소(10)가 캐비티(22)내에 위치하자마자 기밀성 막(13)이 개봉된다. 이 것은 기밀성 막을 구멍뚫거나 찢으므로써 이루어질 수 있다. 바람직하게는 막(13)에는 막(13)을 문제없이 개봉하기 위한 수단(더 상세하게는 설명하지 않음)이 제공되는데, 이 것은 예를 들어 필름속으로 밀착되어 있는 찢는 실 같은 것이다.
막(13)이 개봉된 후, 공기가 막(13)의 내부속으로 침입하고 발포재요소(10)의 탄성층(11)이 팽창하여 발포재요소(10)의 중량층(12)은 캐비티(22)를 형성하는 압출물(20)의 측벽(23)에 압박된다. 따라서 탄성층(11)은 팽창된 상태에서의 두께가 적어도 압출물(20)의 캐비티(22)의 두께(d)와 일치하도록 크기가 형성된다.
따라서 발포재요소(10)의 완성설치상태에서 응집된 발포화합물의 중량층(12)은 경합금의 압출물(20)의 측벽(23)과 넓은 면적으로 접촉하여 압출물의 진동운동이 중량층(12)으로 전달되고 여기서 일부는 탄성층(11)으로 전달된다. 이 진동은 중량층(12)과 탄성층(11)의 양 층에 의해 흡수되어 열로 변환되며, 그 결과로서 본 발명에 따라 반진동 즉, 압출물에서 발생하는 재료자체의 소음작용이 이루어진다.
게다가 본 발명에 따른 발포재요소에 의해 압출물의 캐비티(22)내에서의 유동에 대한 저항이 증가되고, 그 결과 상술한 소음작용의 동시파괴가 상당히 감소된다. 또한 유동저항의 증가 때문에 열대류롤링이 방지된다. 또한 탄성층(11)의 연질발포재의 양호한 단열성(20℃에서 열전도도의 계수 ; λ≒ 0.040 W/mK)도 외측/내측 및 그 역방향으로의 열교환를 상당히 감소시킨다.
전술하고 도면에 도시한 본 발명에 따른 발포재요소의 구체예는 대체로 사각형 단면을 갖는 발포재구조에 관한 것이다. 실제 사용에 있어서 이러한 사각형 단면을 사용하는 것은 이상적인 경우인데, 그것은 발포재요소가 현재 사용되는 압출물의 캐비티형상에 적응될 필요가 있기 때문이다. 대체로 사다리형 단면을 갖는 발포재요소가 실제로 자주 발견되는 것은 이런 이유에서이다. 삼각형 단면을 갖는 발포재요소도 마찬가지이다.
이런 단면을 갖는 본 발명에 따른 발포재요소를 제조하여 적용하는 것은 전술한 바와 같이 사각형 단면의 경우에서의 제조 및 적용과 일치한다. 두 개의 중량층이 탄성층의 양측에 배치되는 것이 절대적으로 필요한 것은 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 대신에 하나만의 중량층, 예를 들어 삼각형단면의 중량층만을 사용하는 것도 생각할 수 있다. 마찬가지로 중량층을 삼각형 또는 사다리꼴단면인 탄성층의 두 개의 인접측면에 배치할 수도 있다.
Claims (10)
- 소음 캐비티, 보다 구체적으로 금속 또는 플라스틱재료의 압출물용 발포재요소로서, 이 발포재요소는 캐비티(22)속으로 도입되기 전에 압축되고 기밀성 막(13)속에 밀착밀봉되어 상기 발포재요소(10)가 개구를 통해 상기 캐비티(22)속으로 삽입가능하게 되며, 상기 발포재요소(10)가 캐비티(22)속에 도입된 후 상기 막(13)을 개봉함에 의한 공기침입에 의해 상기 발포재요소(10)가 상기 캐비티(22)의 적어도 두 개의 벽과 접촉하는 형상으로 팽창하게 되는 발포재요소에 있어서, 상기 발포재요소(10)는 구체적으로 폴리우레탄 연질발포재로 구성된 탄성층(11)과 구체적으로 폴리우레탄 응집발포화합물로 구성된 적어도 하나의 중량층(12)으로 구성되며, 적어도 하나의 상기 중량층(12)은 상기 탄성층(11)에 부착되며 상기 발포재요소(10)의 팽창된 상태에서 상기 탄성층(11)에 의한 압력에 의해 상기 캐비티(22)의 벽과 상당히 넓은 면적으로 접촉하는 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 제 1항에 있어서, 두 개의 중량층(12)이 제공되는 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 제 2항에 있어서, 두개의 중량층(12)은 상기 탄성층(11)의 양측면에 부착되는 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 제 1항 내지 제 3항중의 한 항에 있어서, 적어도 하나의 중량층(12)은 대략 100-700kg/m3의 체적비 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 제 4항에 있어서, 적어도 하나의 중량층(12)은 대략 300-400kg/m3의 체적비 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 상기항 중의 한 항에 있어서, 상기 탄성층(11)의 체적비 중량은 대략 10-80kg/m3인 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 제 6항에 있어서, 상기 탄성층(11)의 체적비 중량은 대략 40-60kg/m3인 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 상기항 중의 한 항에 있어서, 상기 기밀성 막(13)은 확산방지 폴리에틸렌샌드위치막인 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 상기항 중의 한 항에 있어서, 상기 막(13)의 두께는 대략 50-300㎛인 것을 특징으로 하는 발포재요소.
- 상기항 중의 한 항에 있어서, 상기 막(13)은 개봉 또는 찢어 개봉하기 위한 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발포재요소.
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